大直径压力钢管安装技术与质量控制
摘要：本文以大山口水电站工程为例，通过技术措施，克服了安装现场作业场地狭小、新型钢材焊接工艺不成熟，给岔管吊装、组拼、焊接带来的困难，解决了水电站大直径压力钢管安装技术上的难题。
关键词：大直径压力钢管 质量控制 钢管安装
1、工程概况
修建于新疆巴音郭楞蒙古自治州和静县境内的大山口二级水电站，为开都河规划梯级开发中的第8级为引水式电站。水电站引水发电流量170m3/s，尾水1316.5m，电站采用一洞三机供水方式，承受最大内水压力约14MPa，钢管采用一支两岔组合结构分别与水轮发电机蝶阀相连接。本工程主管道压力钢管内径为Ф8500mm、三个岔管内径为Ф4600mm，每节管道长2m，管道总长140m。
2、水电站钢管安装上存在问题及解决方法
2.1技术难题
需借助轨道运输来运输钢管材料，实现扒杆吊装法吊装就位安装需通过台车将钢管运至安装位置;钢管主岔采用的高强钢材容器能承受80kg级压力，此种钢材作为新兴钢材入市，缺乏成熟的焊接工艺措施，使岔管的吊装、组拼、焊接都比较困难的主要原因有岔管钢板较厚，强度较高。所以外形尺寸与焊接质量是岔管安装质量控制的重点。
2.2钢岔管预组装
由于现场作业条件较差，在制作现场对钢岔管进行预组装，可一定程度上减少施工进程中额外的工作程序，提高岔管的制作质量及尽可能的避免管道在运输过程中造成损害而导致变形，最大程度消除岔管的安装安全隐患。安装单元节的形成在经过拼接焊接后，每个钢管由三个安装单元节构成。检验合格岔管中心线、安装控制点后，为确保产品质量再具体问题具体分析对易变形部位进行适当加固。现场吊装时不易找到重心，由于岔管管节形状不规则，且管节外形尺寸较大、管节较重，组装完成后可以根据之前计算的管节位置来安装吊耳，以使吊装就位的位置与安装就位的位置最大限度相吻合，便于岔管的顺利安装，减少了额外的安装进程中就位调整的工作量。
2.3放线及其管道控制网的确定
管道安装所需的基准点应包括于管道安装工程的测控网中，管道测控网图的绘制需根据基准线和水准点，及钢管安装里程控制点、管道中心线、纵横中心线等来完成。规定基础稳固，清晰标记测控网的基准点，基准线和水准点这样才便于使用。
2.4钢管的拼装完成
主要采用汽车吊或龙门吊在施工现场及安装现场吊装，拉运就为通过将钢管吊装至板车上或采用轨道运输就位通过吊装至台车上，采用自制龙门架吊将钢管调离台车，吊装至安装位置，完成钢管的卸车、运输、吊装就位。首先按测控网测定的里程点位置将始装节的管口初步调整好，用千斤顶调整其高程和纵向中心依据上、下、左、右中心线。经初步调整后，再进行综合细调对里程、高程、纵向中心线，安装节中心的偏差、里程及管口垂直度的偏差、管口平面度应在规范表的规定范围内，再进行加固经过调整合格后。安装单元节吊装就位后，首先将安装单元节下游端口与始装节的上游端口合拢，然后依据上、下、左、右中心线用千斤顶在上游端口调整其高程、里程和纵向中心线。经过安装节的高程、纵向中心线、倾斜度等调整后，对管节进行初步固定，然后完成安装节环缝的对口调整。以在管外壁进行安装环缝的对口调整为宜，进行调整通过用专用安装缝组装胎。若存在周长差在两管口间，应均匀分布于全周长，同时环缝对口错边应在规范规定范围。在钢管外壁点焊加固经调整好后。钢岔管安装：将钢管制作为4个安装单元据工艺及设计要求，分别为主岔、左岔、右岔及肋板。通过采用L100角钢支撑来完成钢管外支撑，支撑在钢管下半圆处，并与支墩基础连接牢固。安装节安装调整、组对完毕并自检合格后。在制造弯管的起点、变径管、伸缩节下游相接钢管及末节小直管时长度加长100�L，相当于凑合节的作用效果。
3、钢管安装管理的流程
3.1压力钢管的取材、下料及焊缝坡口加工
根据编制的不同规格型号的钢管，采用不同设计图纸单，排料时注意钢管分片位置应符合同一管节及相邻管节焊缝间距在一定限度范围内。
3.2压力钢管的安装
充分考虑水电站大坝的构成形态和混凝土浇筑的方式这两点，是在压力钢管安装进程中的重要关键。接着需制定具体的安装方案，通常情况下，由于工程中的埋管安装施工会在预留管槽提供的工作面上进行，所以需对管道各部位和中心位置进行检测，来确保安装单元符合工艺要求。然后安装外支撑，在正式焊接前并再进行一次检测，确保压力钢管安装的整体质量。在下斜或弯段管节安装进程中，需要在下平断布置2台卷扬机，保证能对压力管施加反向牵引力。为实现就为精准，在下弯段和溜放初始位置，以应对下弯段坡度变缓、摩擦角大的影响，。在进行下平段压力钢管始装节安装时，确保钢管吊装定位的稳定性是安全施工的前提，所以应在地面把2节压力钢管焊接成一体在准备吊装时。必须在规定的场地上进行始装节的拼装，确保焊接符合工艺要求，经一系列工序完成焊接管节后，还要检查调整吊装角度和吊具，确保能安全平稳地就位。
3.3实施焊接
(1)进行焊前准备：进行焊根清理前除去渗碳层，对坡口准备和焊接区进行清理。 施焊前对坡口型式和尺寸做到认真检查使其满足工艺要求，焊接接头应符合工艺规定的`装配间隙。坡口表面及每侧应将水锈、灰尘等脏乱物清理干净。应将焊接材料应放置于通风、干燥且相对湿度在一定标准范围内的专用场所，并由相关工作人员保管、烘焙、发放。使用前进行外观检查，并严格按使用说明书规定烘干，确保工作的安全性。
(2)焊件组装：要使焊件平齐对接，最大限度使角焊缝连接的焊件贴紧，保证焊接对接的精准缩小焊接误差。通常情况一般要求不留间隙。且要求焊件组装局部间隙和累计长度都应在规定的标准范围。
(3)操作技术：工序复杂的焊接适宜连续施焊确保工作的连续性，应均匀搭接各焊接小件，焊接工作中应尽量避免对焊件交接处造成凹槽或凸鼓等缺陷，此外层间接头应错开规定尺寸，尽量使焊接工作做到高效、精准、完美。
3.4钢管焊接质量检验
现场焊接检查员必须严格监测和控制并对每条焊缝进行施焊记录，严禁在非焊接部位的母材上引弧，调试焊接电流及焊接临时支架。由内侧开始施焊，采用多层多道焊接。焊接时应仔细清除每道的熔渣、飞溅物，自检合格后方可进行下层(道)焊接。完成内侧焊接后，使用碳弧气刨进行外侧清根，清根时将根部的缺陷清除干净，然后清除干净刨槽的渗碳层、氧化物通过使用磨光机并修整刨槽的形状，同时检查根部有无缺陷，采用表面探伤方法进行检查必要时。开始内外壁防腐工作前要安装节焊接及检验完毕合格，重点是焊缝两侧及钢管内外壁由于安装损伤的部位。防腐前将焊缝两侧的焊疤、工卡具等按规范的规定清除。
4、结束语
实践证明，采用新工艺大直径新建的新疆大山口二级水电站，与当地乃至其他地方再健同类水利水电工程在压力钢管尺寸和规模方面有相对优势且位列前列，其制作和安装方案具有一定先进性和特色，在施工中，在制作、本着结合实际，简单实用的施工工艺，提高了工作效率，简化了施工程序，加快了工程进度。可见新型的钢管有很好的市场前景。
参考文献：
[1]成自飞.岩滩水电站超大直径压力钢管立式运输技术浅谈[J].四川水利，2014(03).
[2]刘军明.乌江沙沱水电站大直径压力钢管制作安装技术[J].机电技术，2012(06).
[3]薛伟伟.积石峡水电站大直径压力钢管整体卷制对螺旋线变形控制[J].水力发电，2011(11).
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